深水浮式生产平台标准体系

谭 越，郑 辉，吴 炜

(中海油研究总院有限责任公司，北京 100028)

0 引 言

中华人民共和国工业和信息化部等八部委联合印发的《海洋工程装备制造业持续健康发展行动计划(2017-2020年)》提出“海上油气生产平台等高端产品国际竞争力明显提高”的目标，在重点任务中明确指出“突破深水半潜式等生产平台设计建造核心关键技术”，要求“推动建立覆盖产品全生命周期的质量管理体系和技术标准规范体系”。

深水浮式生产平台是海上油气田开发从浅水走向深水的产物，从20世纪70年代开始，国外通过技术研发，掌握相关技术并形成相应的标准和规范。国内对浮式生产平台的研究起步较晚，在标准编制和应用方面基本上直接采用国外标准。通过近20 a的积累，在对比分析国外标准体系的基础上，应加速建立自主的标准体系。

深水浮式生产平台标准体系包括工程技术和装备等方面，以深水和设计相关标准为重点，即主要针对深水浮式生产平台设计相关的标准，较少涉及建造、安装、监测等技术标准，也未考虑一些在常规海域和深水中使用无明显差别的方面。

1 浮式生产平台简介

根据应用经验、功能适应性，目前半潜式生产平台(Semi-Submersible Floating Production System，Semi-FPS)、张力腿平台(Tension Leg Platform，TLP)、深吃水立柱式平台(Spar)等形式已经广泛应用于深水油气田开发[1]。

Semi-FPS，又称立柱稳定式平台，是浮式生产平台中应用数量较多的类型，一般由上部组块、立柱和下体或浮箱组成，在平台上设置钻修井机械设备。Semi-FPS在波浪上的运动响应较小，与水下生产系统形成湿式采油的工程模式。现有的Semi-FPS一半以上为改装，其余为新建，我国的海洋工程装备企业具有较丰富的Semi-FPS建造经验[2]。

TLP是海洋石油工业在从近海向深海发展过程中产生的一种顺应式结构，平台本体与Semi-FPS类似，通过张力腿将浮于海面的平台与海底的锚系连接起来，因此平台运动较Semi-FPS小。TLP可采用干式采油树，但对上部重量非常敏感，且张力腿费用较高，应用水深也受到限制[3]。

Spar广泛应用于深水油气田[4]，通过底部压载使浮心高于重心，形成不倒翁的性能，对上部重量敏感性相对较小，垂向运动较TLP大，但与Semi-FPS相比仍较小，可支持干式采油树。由于主体浮筒结构较长，需要特有的平躺制造等，因此在设计时需要对建造、运输和安装方案进行详细论证。

现阶段应用或曾开展浮式生产平台设计的工程包括流花11-1油田、流花16-2/20-2油田和陵水17-2气田开发项目。1995年，我国南海挑战号Semi-FPS在流花11-1油田投产，至今已经安全运营20余年。南海挑战号由钻井平台改造而成，主要提供钻修井服务和电力支持，其成功应用为Semi-FPS提供较好的工程示范，积累宝贵的工程经验。流花16-2/20-2油田开发在前期研究阶段曾针对TLP开展前端工程设计(Front End Engineering Design,FEED)；陵水17-2项目将推出新建的Semi-FPS[5]，目前已完成详细设计。

针对南海深水油气田开发选择何种浮式生产平台，在技术上需要综合考虑油田可依托的设施和未来的开发方式、采油方式、技术与装备、施工建造和海上安装能力等一系列问题。国内目前仅有Semi-FPS得到实际应用，对于建造能力而言，我国也仅有半潜式平台的建造经验，因此对标准体系的梳理也以Semi-FPS为重点。

2 标准体系梳理

2.1 国际标准

海上结构物在国际标准化组织(ISO)中具有较为完备的体系[6]，由石油、石化和天然气工业用材料、设备和海上结构物技术委员会(ISO/TC 67 Materials,Equipment and Offshore Structures for Petroleum,Petrochemical and Natural Gas Industries)下的海上结构物(SC 7 Offshore Structures)分委会制订和发布，如表1所示。

表1 浮式生产平台相关ISO标准

ISO/TC 67/SC 7的第五工作组(WG 5 Floating Systems)[7]负责与浮体和深水工程技术密切相关的标准ISO 19901-7，目前该项标准正在修订过程中。

2.2 国外先进标准

2.2.1 美国石油协会标准

美国石油协会(API)由油田设备和材料标准化委员会(Committee on Standardization of Oilfield Equipment and Materials)下的海上结构物分委会(SC 2 Subcommittee on Offshore Structures)负责制修订海上平台相关标准[8]，包括：(1)海上结构物；(2)海上建造材料；(3)海上起重机；(4)定位和系泊；(5)无损检测。

API海上结构物分委会有大约30项标准，包括推荐作法、规范、技术报告等类型[9]，浮式生产平台相关标准[10]如表2所示。

表2 浮式生产平台相关API标准

2.2.2 挪威石油标准化组织标准

挪威石油标准化组织(NORSOK)标准以国际公认的标准为基础，增加满足挪威石油工业要求的条款，一个重要的特点是非常注意健康、安全、环保。

NORSOK 标准覆盖面广，但数量并不多，现行有效的标准约70 余项，按照A ～Z 的编号进行分类[11]，与浮式生产平台直接相关的标准是N-Structural部分，如表3所示。NORSOK标准清楚、精炼，提纲挈领，与其他标准化组织的标准数量不断增加不同，NORSOK标准的数量正在逐渐减少。

表3 浮式生产平台相关NORSOK标准

2.3 外国船级社标准

船级社是建立和维护海洋工程技术标准的重要机构，其标准体系由公约、法规、规则、规范、标准、指南等共同构成。船级社根据入级和检验业务的需要制订相应的技术规范和标准，平台是否入级，由船舶所有人根据需要决定。若平台选择某船级社，则需要满足该船级社标准和规范的要求。船级社依据其标准体系，对设计进行审查[12]。

2.3.1 挪威船级社标准

挪威船级社(DNV)以海洋工程技术精深见长，早在北海发现石油的时候，就作为挪威政府和和石油公司的顾问并发挥重要作用。DNV可提供海上设施入级服务，浮式生产平台相关标准[13]如表4所示。

表4 浮式生产平台相关DNV标准

2.3.2 美国船级社标准

美国船级社(ABS)具有丰富的浮式生产装置(Floating Production Installation，FPI)入级和设计审查经验。南海流花16-2/20-2 TLP和陵水17-2 Semi-FPS的FEED由ABS进行第三方审核[14]。ABS标准体系由超过200项规范、指南和注释组成，浮式生产平台相关标准如表5所示。

表5 浮式生产平台相关ABS标准

续表5 浮式生产平台相关ABS标准

2.3.3 法国船级社标准

法国船级社(BV)业务广泛，超过140项技术构成BV标准体系，包括6项主要入级规范、其他规范及其注释、指南注释，标准具有较高的集成度[15]，浮式生产平台相关标准如表6所示。

表6 浮式生产平台相关BV标准

2.4 国家标准

我国在浮式生产平台标准体系建设上还处于构建阶段。

浮式生产平台国家标准如表7所示。

表7 浮式生产平台国家标准

2.5 行业标准

表8列出浮式生产平台行业标准，主要由全国石油天然气标准化技术委员会(石油工业标准化技术委员会)海洋石油工程专业标准化技术委员会(TC 355/TC 17)[16]组织发布，且全部为采标。需要指出的是，有2项行业标准采标自ISO，根据ISO POCOSA 2017对非国家采标标准和第三方标准采用ISO标准作出的新规定[17-18]，建议该2项标准尽快申请国家标准立项，转为国家标准。

表8 浮式生产平台行业标准

续表8 浮式生产平台行业标准

与外国船级社的公司性质不同，中国船级社(CCS)是政府授权机构，为海上设施提供技术规范和标准，并提供入级检验服务，因此将其针对浮式生产平台发布的《海上浮式装置入级规范》和《张力腿平台入级指南》归为行业标准。

2.6 团体标准

2017年12月25日，中国海洋工程咨询协会标准化技术委员会成立，获得国家标准化管理委员会的认可和备案，拥有发布团体标准的资格，着手建立海洋工程团体标准制修订业务化运行体系。截至2018年11月，已发布实施与海洋工程直接相关的标准1项：《海域使用论证报告技术审查导则：T/CAOE 1-2018》。2018年度，该委员会涉足海洋石油工程专业相关标准的编制，《半潜式生产平台总体设计规范》编制项目已启动。

3 标准体系分析

对美国和挪威浮式生产平台标准体系进行对比分析可知：二者的形成均来自所开发海域的工程经验，均是以行业协会和第三方专业机构为标准发布的主体，由于各自的特点而存在不同之处。NORSOK的标准更倾向于政府和石油公司，非常简练，常被称作技术法规，详细的技术标准则由DNV主导。API标准面向整个工业界，体系全面，在世界其他国家具有较高的权威性，但在标准中多次明确适用于墨西哥湾。中国、美国和挪威等3国相关浮式生产平台标准体系对比如表9所示。由表9可知：我国较海洋工程强国在浮式生产平台标准体系建设上还存在较大差距。

表9 浮式生产平台标准体系对比

出于入级或检验的考虑，国内现阶段在工程中大多应用外国船级社的标准，尽管可在较短的时间使标准从无到有，但以ABS和欧洲船级社为例，标准的编制分别基于墨西哥湾和北海的工程经验，这种拿来就用的方式缺少对标准适用性的深入分析。南海海洋环境条件恶劣，内波是我国南海海域的一种奇特自然现象，直接影响浮式生产平台的选型和系泊系统设计，上述国际和国外标准均未对内波的影响作出规定。

现阶段有多个行业和团体标准化组织在编制浮式生产平台相关标准，包括全国石油天然气标准化技术委员会(TC 355)、全国海洋船标准化技术委员会(TC 8)、中国海洋工程咨询协会标准化技术委员会，彼此存在界面交叉。就国内已有标准而言，主要存在如下不足：一是标准体系建设刚刚起步，大部分标准发布于2016年后；二是以采标标准为主，一些来自API，一些则来自外国船级社，较为复杂，基本上不具有系统性；三是有些采标标准发布时间滞后，更新不及时，翻译水平不高。

4 结 论

深水油气田开发模式可根据采油方式不同分为湿式采油、干式采油和干湿组合式采油等3种。浮式生产平台是后2种开发模式中较重要的设施，也是南海深水油气田工程中的关键设施[19]。以浮式生产平台的相关标准为重点进行梳理，针对国际标准、国外先进标准、国内已有标准的现状，结合我国浮式生产平台的设计和应用经验，提出标准体系建设的建议。

受深水油气田开发进程的限制及编制周期时间较长等因素的影响，浮式生产平台的国家标准数量较少，建议直接采用ISO 1900X系列国际标准，加速采标工作，为南海深水石油工程提供支撑和保障。

能源行业海洋深水石油工程标准化技术委员会(NEA/TC 28)在国家能源局的领导下负责在海洋深水工程和装备等领域的标准制修订工作，建议NEA/TC 28围绕国家战略需要,加快推进浮式生产平台相关标准的制定[20]。

我国已经具有浮式生产平台的设计和研发基础，不建议再等同采标，而需要借鉴和参考国外先进标准，结合中国南海的环境特点，自主制订标准，以提高深水工程技术的整体标准化水平。